三种薯蓣属顶生翅组植物地下块茎糖含量研究

刘明研 张信翠 彭婷婷 曹华涛 陈冉 刘品华 杨芬

文章编号  1000-5269（2024）01-0054-05

DOI：10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2024.01.08

收稿日期：2023-07-03

基金项目：云南省科技厅地方本科高校基础研究联合专项资金资助项目（202101 BA070001-214）；云南省教育厅一般项目（2021J0504）

作者简介：刘明研（1986—） ，男，副教授，硕士，研究方向：藥食两用植物方面的研究，E-mail：406051584@qq.com.

*通讯作者：杨  芬，E-mail： 727395631@qq.com.

摘  要：研究粘山药、毡毛薯蓣、光亮薯蓣地下部分糖类的含量，为深入研究和开发奠定基础。参照GB5009.7—2016（第一法）、GB5009.9—2016（第一法）、SN/T 4260—2015标准，适当修改制样方法，进行还原糖、淀粉、粗多糖含量的检测。粗多糖还原能力用还原碱性酒石酸铜相当葡萄糖含量进行检测和表达。实验结果表明：粘山药、毡毛薯蓣、光亮薯蓣，可溶于80%vol浓度乙醇的总还原糖含量分别为2.28%、6.31%、5.16%，淀粉含量分别为11.61%、12.55%、1.43%，粗多糖含量分别为20.38%、54.62%、39.27%。粘山药、毡毛薯蓣、光亮薯蓣中100 g粗多糖的还原能力相当于葡萄糖的质量分别为13.12、2.12、8.36 g。毡毛薯蓣地下块茎还原糖、淀粉、粗多糖含量非常显著地高于粘山药、光亮薯蓣；粘山药粗多糖的还原能力非常显著地大于毡毛薯蓣、光亮薯蓣；毡毛薯蓣、粘山药有潜在的开发应用前景。

关键词：粘山药；毡毛薯蓣；光亮薯蓣；糖类；还原能力

中图分类号：TS201.2

文献标志码：A

薯蓣属（Dioscorea）植物是一类极其重要的经济作物，用途广泛，可作为食用、药用及工业原料［1］。其地下器官形态、化学成分和功效差异也很大，有一定的规律［2］。随着人们对健康、养生的重视，薯蓣属植物的应用也越来越广泛，品种的种植规模也不断扩大，研究也越来越深入［3］。所以对薯蓣属植物的研究十分必要。

粘山药（Dioscorea hemsleyi）是薯蓣科薯蓣属顶生翅组，缠绕草质藤本。块茎圆柱形，垂直生长，新鲜时断面富粘滞性，分布于广西、贵州、四川、云南，生于海拔2 000～3 000 m的山坡稀疏灌丛中［4］。毡毛薯蓣（Dioscorea velutipes Prain et Burkill）是薯蓣科薯蓣属顶生翅组，缠绕草质藤本，主产于云南、贵州，生于海拔500～1 850 m的密林、疏林下或山谷阴坡及干燥山坡上［4］。光亮薯蓣（Dioscorea nitens）是薯蓣科薯蓣属顶生翅组，缠绕草质藤本，产于云南，生于海拔1 400～2 600 m的阴湿林下［4］。目前关于粘山药、毡毛薯蓣、光亮薯蓣的研究报道很少。沈涛等［5］采用FAAS、AFS等方法对云南薯蓣植物中的矿物质进行测定，魏怡冰等［6］对光亮薯蓣和毛胶薯蓣等黔产薯蓣属植物9个种之间的亲缘关系，根据叶绿体 matK、rbcL、psbA-trnH 序列片段对其进行种间分子鉴别研究，齐路明等［7］采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）结合化学计量学鉴别云南粘山药等5种药食同源薯蓣属。杭悦宇等［8］研究了含粘山药、光亮薯蓣等中国薯蓣属40个种类地下茎的淀粉粒形态的显微结构。

粘山药、毡毛薯蓣、光亮薯蓣在民间有用来制作“山药豆腐”的传统，其口感优于“魔芋豆腐”，在碱性环境下都能形成不可逆凝胶，很多性质与魔芋相似，为此我们与魔芋进行主要的糖类成分比对，旨在为进一步的研究、开发奠定基础。

1  材料与方法

1.1  材料与仪器

粘山药地下块茎（采自曲靖市会泽县迤车镇）；毡毛薯蓣地下块茎（采自曲靖市沾益炎方乡）；光亮薯蓣地下块茎（采自曲靖市沾益大坡乡）；魔芋地下块茎（采自曲靖沾益九龙乡）； a-淀粉酶（≥3 700 U/g）（北京奥博星生物技术有限责任公司 BR）；三级水（下文表述为水）；试剂均为分析纯。

TU-1810紫外分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司生产；PS-40（400W）超声波仪，深圳市超艺达科技有限公司生产；AL204-IC电子分析天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司生产；TDL-400台式离心机，金坛区白塔新宝仪器厂生产；XH-C漩涡混合器，上海汗诺仪器有限公司生产；PS-40超声波仪（240W），深圳市超艺达科技有限公司生产。

1.2  试验方法

1.2.1  原料的预处理

新鲜粘山药、毡毛薯蓣、光亮薯蓣、魔芋的地下块茎原料洗净，切片， 放入70～75 ℃热风干燥箱烘干，粉碎过60目筛，装瓶，按GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中第一法：直接干燥法进行检测，得备用样品。

1.2.2  还原糖的检测

分别在4支、50 mL的离心试管中各准确称取2.000 0 g的备用粘山药样品，再加入15 mL石油醚，放入超声仪中在20～30 ℃超声10 min（下述超声温度相同）。于4 000 r/min离心10 min，除去清液（下述离心条件相同）。残留固体再加入15 mL石油醚，同法处理1次。残留固体中加入80% vol（体积比）浓度的乙醇约35 mL，超声30 min，离心，清液转移到250 mL磨口锥形瓶中，用旋转蒸发仪除去乙醇。离心管中残留固体再加入80% vol（体积比）浓度的乙醇约35 mL，同法超声、离心（共处理3次），清液合并到锥形瓶中，同法除去乙醇。锥形瓶中除去乙醇的残留物用水溶解并转移到250 mL容量瓶中，用少量水洗涤锥形瓶（3次），并入容量瓶，定容，用干燥滤纸过滤，弃去初滤液约10～20 mL，取后续滤液，得备用液A。备用液A按GB 5009.7中第一法：直接滴定法检测还原糖含量。

1.2.3  淀粉的检测

把1.2.2中乙醇洗涤、离心后离心试管中的残留固体用约100 mL水洗涤，转移到250 mL的烧杯中，加热煮沸约1～3 min，放冷至60 ℃以下，加20 mL淀粉酶溶液（淀粉酶溶液浓度为5 g/L），在55～60 ℃水浴中保温1 h，保温过程经常摇动，同时平行增加1个只用淀粉酶的空白。然后取1滴此液加1滴碘溶液（称取3.6 g碘化钾溶于20 mL水中，加入1.3 g碘，溶解后加水定容至100 mL），应不显现蓝色（若显蓝色，补加20 mL淀粉酶溶液，继续保温，直至加碘溶液不显蓝色为止），转移到250 mL容量瓶中，定容，摇匀，从容量瓶中取50 mL到250 mL烧杯中，沸水浴加热，除去水分至残留物为10 g，加入无水乙醇40 mL，搅拌，超声10 min，转移到50 mL的离心试管中，离心，清液转移到250 mL磨口锥形瓶中，用旋转蒸发仪除去乙醇。离心管中固体残留物加80% vol浓度乙醇约35 mL，超声30 min，离心，同法处理3次，清液转移合并到250 mL磨口锥形瓶中，用旋转蒸发仪除去乙醇。锥形瓶中的残留物加水25 mL，加盐酸1.25 mL，沸水浴加热1 h。用甲基红做指示剂，用20%浓度氢氧化钠调为中性，冷却后转移到100 mL容量瓶中，定容，得备用液B。备用液B按GB 5009.9中第一法：酶水解法检测淀粉含量。

1.2.4  粗多糖的检测

把1.2.3中加乙醇超声、离心后残留在离心试管中的固体用约100 mL水洗涤到250 mL的烧杯中，加热煮沸至蒸汽没有乙醇气味，转移到250 mL容量瓶（用约150 mL水洗涤烧杯4次，且并入容量瓶），加入醋酸锌溶液（称取乙酸锌21.9 g，加冰乙酸3 mL，加水溶解并定容于100 mL）5 mL，亚铁氰化钾溶液（称取亚铁氰化钾10.6 g， 加水溶解并定容至100 mL）5 mL，摇匀，定容，静置20 min，倒入离心管中离心10 min，取清液，得备用液C。取备用液C 2 mL定容到50 mL容量瓶（稀释，吸光度在标准曲线范围），得备用液D，取备用液D按SN/T 4260—2015检测粗多糖含量。

1.2.5  粗多糖还原能力的检测

取备用液C 10 mL放入250 mL锥形瓶中，按照 GB5009.7—2016 中第一法：直接滴定法检测粗多糖相当于葡萄糖的还原能力，单位：g/100 g。

1.2.6  数据处理

精密度：在重复性条件下获得的4次独立测定结果的绝对极差值不得超过算术平均值的10%。采用Office 2013版Excel中平均值的成对二样本t检验分析。

2  结果与分析

大多数新鲜植物都含有大量的水，水也是植物中的重要组分，不同种类植物都有其特定的水分含量，同时水对植物的保藏性、加工等方面具有重要的影响。新鲜植物在通常温度下烘干后都含有一定水分，检测水分含量可计算干物质含量，为相关检测项目折算为干物质的质量计算提供依据，也为检测数据的比较提供稳定可靠的参考，检测结果见表1。还原糖、淀粉、粗多糖含量及还原能力结果都是以干物质计。

糖类化合物、核酸和蛋白质并列作为生物界最重要的3种生物大分子［9］。现代技术和方法推动了糖类在理化性质、相对分子质量分布、组成与结构、安全性检查等方面的研究，在生物、食品、化工等领域发展迅猛［10-11］。天然多糖来源广泛，种类丰富，大量研究表明多糖及其复合物作为一种免疫调节剂，能激活免疫细胞，提高机体的免疫功能，缓解运动疲劳，而对正常细胞没有毒副作用［9，12］，也是合成其他化合物的基本原料［13］，具备多种生物活性和生物相容性，已经成为国内外食品、医疗领域研究的热点［14-16］。检测粘山药、毡毛薯蓣、光亮薯蓣中的主要类型糖含量，可以为进一步研究或开发提供参考，同时检测了魔芋中的糖含量，用于比对，检测结果见表2。

单糖含量高说明食用中有较高的甜味，淀粉含量高则煮熟后较为软糯，粗多糖含量高说明生理功能性较好。粘山药、毡毛薯蓣、光亮薯蓣的还原糖含量、淀粉含量、粗多糖含量之间的P值都是<0.01，差异性都非常显著。表2中，粘山药与魔芋中的还原糖含量没有差异性，含量也较低，毡毛薯蓣非常显著地高于其它3种。光亮薯蓣的淀粉含量非常显著地低于魔芋，而毡毛薯蓣则非常显著地高于其它3种。粘山药、光亮薯蓣的粗多糖含量非常显著地低于魔芋，而毡毛薯蓣则非常显著地高于其它2种及魔芋。由此可知，毡毛薯蓣的开发应用价值高于其它3种。

随着对天然药物的进一步研究，发现其中的多糖类化合物对疾病起着一定的治疗和缓解作用，其机制多与其抗氧化作用有关［17］。还原能力大小反映出抗氧化活性能力的强弱。天然多糖的抗氧化體外试验体系中均表现出良好的抗氧化活性，通过清除自由基、提高抗氧化酶活性、阻断脂质过氧化链式反应等作用，达到保护机体免受氧化损伤的目的［9］。100 g粗多糖相当于葡萄糖质量还原能力的检测结果见表3。

毡毛薯蓣的还原能力非常显著地低于魔芋，粘山药的还原能力非常显著地高于其它3种。粘山药、毡毛薯蓣、光亮薯蓣还原能力之间的P值都是<0.01，差异性都非常显著。结果说明粘山药中有较强还原能力的粗多糖，具有潜在的开发价值。

3  讨论与结论

不能水解成更小分子的多羟基醛或多羟基酮的糖类叫单糖，能够还原Tollens试剂、Fehling试剂的糖类称为还原糖［18］。淀粉是由葡萄糖通过苷键链接而成的同（均）多糖，水解的最终产物是D-（+）-葡萄糖，淀粉多以支链淀粉和直链淀粉混合物的形式存在［19］。多糖（polysaccharide）是指由较多的单糖残基通过糖苷键结合形成的碳水化合物，没有均一的聚合度，常以混合物形式存在，是由10个以上各种单糖组成的天然高分子化合物，其相对分子质量可高达数万甚至数百万，多糖包含多糖复合物（由多糖和蛋白质或脂肪形成的共价结合物）［9］。多糖是自然界中含量和种类最为丰富的生物聚合物，已报道的约有300多种［20］，具有丰富的结构多样性和多功能性，多数具有突出生物活性的多糖都具有β（1→3）-D-葡聚糖的主链结构，是构成生物体的重要活性成分之一［21-23］。粗多糖包含除淀粉外的多糖及多糖复合物。构成多糖的单糖组成（葡萄糖醛酸、半乳糖和葡萄糖）和分子量对体外抗氧化生物活性影响较大［24］。目前普遍检测抗氧化性的方法主要采用在弱酸性环境中把Fe3+还原为Fe2+进行检测［25-26］，其酸性环境的

Fe3++e-=Fe2+，Eo=+0.771［27］

我们采用弱碱性环境进行还原能力的检测，标准电极电势：

Cu2++2CN-+e- = Cu（CN）-2，

Eo=+1.103［27］

电极电势较普遍采用的检测方法增加了0.332 V，提高了对原料还原能力评价的指标。

由表3可知，粗多糖还原能力最好的是粘山药，最差的是毡毛薯蓣，还原能力的检测反映出粗多糖结构中存在具有还原性的基团，其基团的还原电极电势应当低于-1.103 V，具有较强的还原能力，笔者通过检测碱性环境下脱出的小分子，得知为甲酸，说明在其粗多糖的分子结构中存在甲酸酯的残基结构。醛基是还原Cu2++2CN-+e-=Cu（CN）-2的典型基团，由此可以得出粘山药粗多糖结构中含有的甲酸酯基团非常显著地高于光亮薯蓣、毡毛薯蓣和魔芋。

粘山药、毡毛薯蓣、光亮薯蓣的糖含量与我们所熟知的魔芋相比，存在的差异性较大。毡毛薯蓣的还原糖、淀粉、粗多糖含量非常显著地高于粘山药、光亮薯蓣、魔芋，也是现在已知的天然粗多糖含量非常显著地高于魔芋的植物。粘山药中粗多糖的还原能力非常显著地高于毡毛薯蓣、光亮薯蓣、魔芋，在功能性应用方面有较高的研究价值。深入研究和开发应用必将对生物、化学、医疗等领域产生积极的影响。

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（责任编辑：曾  晶）

Studies on the Saccharides Contents from the Rhizome of Three

Dioscorea Species in Acropterus Plants

LIU Mingyan1， ZHANG Xincui2， PENG Tingting2， CAO Huatao2， CHEN Ran2， LIU Pinhua2， YANG Fen*2

（1.Guangxi Baise Agricultural Technical Secondary School， Baise 533000， China; 2.College of Chemistry and Environmental Science， Qujing Normal University， Qujing 655011， China）

Abstract：

In order to lay a foundation for further relative research and development， the contents of saccharides are studied from the rhizome of dioscorea hemsleyi Prain et Burkill， dioscorea velutipes Prain et Burkill and dioscorea nitens. The contents of reducing sugar， starch and crude polysaccharide are detected according to GB5009.7—2016 （first method）， GB5009.9—2016 （first method） and SN/T 4260—2015 respectively. Of course the sample method was appropriately modified. The reducing ability of crude polysaccharide was measured by the equivalent glucose content of reductive basic copper tartrate. Experimental results show that the contents of total reducing sugar soluble in 80%vol ethanol were 2.28%， 6.31% and 5.16%， starch contents are 11.61%， 12.55% and 1.43%， and crude polysaccharide contents are 20.38%， 54.62% and 39.27% respectively. The reducing capacity of 100 g crude polysaccharide is equivalent to 13.12 g， 2.12 g and 8.36 g of glucose in dioscorea hemsleyi Prain et Burkill， dioscorea velutipes Prain et Burkill and dioscorea nitens respectively. The contents of reducing sugar， starch and crude polysaccharide from the rhizome of dioscorea velutipes Prain et Burkill were significantly higher than those of dioscorea hemsleyi Prain et Burkill and dioscorea nitens. The reducing ability of crude polysaccharide of dioscorea hemsleyi Prain et Burkill was significantly higher than that of dioscorea velutipes Prain et Burkill and dioscorea nitens. Dioscorea velutipes Prain et Burkill and dioscorea hemsleyi Prain et Burkill have potential development and application prospects.

Key words：

Dioscorea hemsleyi Prain et Burkill; Dioscorea velutipes Prain et Burkill; Dioscorea nitens; saccharides; reducing capacity